基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染方法及系统与流程

1.本发明属于计算机三维场景构建渲染技术领域，尤其涉及一种基于基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染方法及系统。


背景技术：

2.随着科技的发展，三维场景构建在各行各业都有所应用，三维场景的够建主要包括三维场景模型构建及场景渲染，在三维场景构建中，三维场景的渲染是最让设计人员头疼的事情，做过三维场景设计的人员都知道，当三维场景比较复杂，三维场景内物品对象比较多时，由于数据过于庞大，进行一次渲染少则几小时，多则十几小时，而且对电脑的内存配置要求极高。
3.如图6所示，现有的三维场景构建进行渲染时，通常是对三维场景内的每个物品对象的每个特征的数据进行独立提交给gpu，进行独立的渲染然，那么场景中由多少个物品对象特征就需要进行多少个渲染的循环，这就是进行渲染时哪怕有好多物品对象都是一模一样的也比较耗费时间的原因；并且现有三维场景构建所有的模型及特征均以普通数据进行保存，没有对这些数据进行元数据的定义，没有进行数据的细化分类共享，那么所有物品对象的相同特征数据和不同特征数据都将简单粗暴的统一存储，造成占用资源内存过高问题。
4.在进行三维场景构建中，有好多的物品对象其实是一模一样的，有好多的物品对象之间的特征完全相同，那么将所有的特征进行元数据定义，相同的特征可以进行元数据共享，在进行渲染时，将相同的物品对象的元数据进行合并提交给gpu，那么便可一次渲染循环就能将这些相同的物品对象进行渲染，极大了减少了物品循环的次数。
5.综上，现有技术存在如下问题：
6.1、现有三维场景搭建实时渲染效率较低；
7.2、现有三维场景搭建实时渲染数据占用资源内存过高。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染方法及系统。
9.本发明是这样实现的，一种基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染方法，包括如下步骤：
10.建立云端数据库，并为每一个基础数据生成唯一的id，保证其唯一性；
11.提取三维场景内物品对象的元数据；
12.将相同的物品对象对应的元数据代码进行合并；
13.提交合并后的数据至gpu进行合并渲染。
14.进一步，所述提取三维场景内物品对象元数据的方法包括如下步骤：
15.对三维场景内的物品对象信息进行元数据定义；
16.提取三维场景内物品对象的元数据。
17.进一步，所述云端数据库的元数据类型包括：组合数据、模型数据、材质数据、纹理数据、灯光数据、网格数据和纹理数据，每一个基础数据都将生成唯一的id，保证其唯一性；其中所述材质数据由纹理数据id和材质参数组成，所述模型数据由网格数据和材质数据组成，所述组合数据由灯光数据和模型数据组合。
18.进一步，所述三维场景内物品对象的元数据定义包括以下规则：
19.所述物品对象由单个模型或组合模型构成，对物品对象整体通过模型元数据来定义；
20.所述模型元数据由网格元数据和材质元数据，所述网格元数据由云端数据库提取的唯一id定义；
21.所述材质元数据包括纹理元数据和材质参数元数据，所纹理元数据由云端数据库提取唯一id定义，所述材质参数元数据通过将材质参数的数据进行保留10位小数转换成字符进行加法转换成md5哈希唯一码来进行定义。
22.进一步，所述相同的物品对象为物品对象模型具备相同几何体和相同材质，所述相同几何体和相同材质物品对象的元数据均具有唯一代码，提取对应唯一代码便能将具备相同几何体和相同材质物品对象的元数据进行合并提交进行渲染。
23.进一步，所述物品对象若不具备相同几何体和相同材质，则其元数据单独提交进行独立渲染。
24.进一步，所述云端数据库内组合数据包含的模型数据与云端数据库内独立的模型数据相关联。
25.进一步，所述云端数据库内模型数据包含的材质数据与云端数据库内独立的材质数据相关联。
26.进一步，所述材质数据包含的纹理数据与云端数据库内独立的纹理数据数据相关联。
27.本发明的另一目的在于提供一种基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染系统，所述系统应用上述任一项所述基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染方法。
28.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
29.1、本发明将三维场景中的进行元数据定义，并且生成唯一的id，三维场景中物品对象之间相同的特征能够直接进行对应元数据的共享应用，进行存储时都将以最终元数据代码的形式进行存储，极大的减小了数据对资源内存的占用；
30.2、本发明在进行渲染时，具备相同元数据代码的物品对象(即具备相同几何体和材质数据的物品对象)进行合并提交gpu，提升渲染效率。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明实施例提供的基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染方法的流程
图。
33.图2是本发明实施例提供的提取三维场景内物品对象元数据的方法的流程图；
34.图3是本发明实施例提供的云端数据库搭建的框架图；
35.图4是本发明实施例提供的三维场景物品对象元数据定义规则的架构图；
36.图5是本发明实施例提供的相同物品对象合并渲染的示意图；
37.图6是本发明背景技术传统方法独立渲染的示意图；
38.图中：1、云端数据库；2、组合数据；3、模型数据；4、材质数据；5、纹理数据；6、灯光数据；7、网格数据。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染方法及系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
41.如图1所示，本发明实施例提供的一种基于元数据共享的三维场景搭建实时渲染方法，包括如下步骤：
42.s1，建立云端数据库，并为每一个基础数据生成唯一的id，保证其唯一性；
43.s2，提取三维场景内物品对象的元数据；
44.s3，将相同的物品对象对应的元数据代码进行合并；
45.s4，提交合并后的数据至gpu进行合并渲染。
46.所述提取三维场景内物品对象元数据的方法包括如下步骤：
47.s5，对三维场景内的物品对象信息进行元数据定义；
48.s5，提取三维场景内物品对象的元数据。
49.如图2所示，所述云端数据库1的元数据类型包括：组合数据2、模型数据3、材质数据4、纹理数据5、灯光数据6和网格数据7，每一个基础数据都将生成唯一的id，保证其唯一性；其中所述材质数据4由纹理数据id和材质参数组成，所述模型数据3由网格数据7和材质数据4组成，所述组合数据2由灯光数据6和模型数据7组合；所述云端数据库内组合数据包含的模型数据与云端数据库内独立的模型数据相关联，所述云端数据库内模型数据包含的材质数据与云端数据库内独立的材质数据相关联，所述材质数据包含的纹理数据与云端数据库内独立的纹理数据数据相关联。
50.如图3所示，所述三维场景内物品对象的元数据定义包括以下规则：
51.所述物品对象由单个模型或组合模型构成，对物品对象整体通过模型元数据来定义；
52.所述模型由网格数据和材质数据组成，因此模型元数据包括网格元数据和材质元数据，所述网格元数据由云端数据库提取的唯一id定义；
53.所述材质元数据包括纹理元数据和材质参数元数据，所纹理元数据由云端数据库提取唯一id定义，纹理主要包括环境遮挡贴图、放射(发光)贴图、环境贴图、光照贴图、法线贴图、颜色贴图、粗糙程度贴图和金属相似度贴图，所述材质参数元数据通过将材质参数的
数据进行保留10位小数转换成字符进行加法转换成md5哈希唯一码来进行定义，材质参数主要包括环境遮挡效果的强度、材质的颜色、放射(光)颜色、放射光强度、环境贴图强度、烘焙光的强度、金属的相似度、空气的折射率和粗糙程度。
54.如图1-5所示，接下来对发明的原理进行具体描述：
55.首先在远程服务器建立云端数据库，云端数据库的数据可以通过本地进行上传，并为每一个基础数据生成唯一的id，保证其唯一性，在形成云端数据库后，用户在进行场景搭建中，将可以直接使用云端数据库资源创建三维场景；然后对三维场景内的物品对象信息根据上述元数据定义规则进行元数据定义并提取三维场景内物品对象的元数据，这样所有的物品对象的特征都按元数据定义规则形成的元数据形式进行管理存储，这样物品对象中的相同子模型、材质、贴图、灯光等具备相同元数据代码的特征将可以在场景构件中大量重复使用，如此，便能完成相同特征元数据的共享使用，在进行数据管理存储时，便可以只对物品对象特征对应的元数据代码进行组合管理存储，而不是将所有模型最原始的数据不加区分的统一存储，通过元数据的共享使用，便能极大程度减小对资源内存的占用；接下来在进行渲染时，由于三维场景中有好多重复使用的物品对象具备相同几何体和相同材质，相同几何体和相同材质物品对象的元数据均具有唯一元数据代码，提取对应唯一的元数据代码便能将具备相同几何体和相同材质物品对象的元数据进行合并，合并后再统一提交给gpu进行统一渲染，而物品对象若不具备相同几何体和相同材质，则其元数据单独提交进行独立渲染，如此的渲染方法，相同的物品对象便不用像传统渲染方式每个物品对象都进行一次独立渲染，只需统一合并提交渲染一次，极大减少了渲染循环的次数，提升了渲染的效率。
56.出于说明的目的，前面的描述是参考具体试试例而进行的，但是，上述说明性论述并不打算穷举或将本发明局限于所公开的精确形式。根据上述教导，众多修改和变化都是可行的，选择并描述这些实施例是为了最佳地说明本发明地原理及其实际应用，从而使本领域技术人员最佳地利用本发明，并利用具有不同修改地各种实施例以适于预期地特定效应。